El modelo de referencia TCP/IP

UCLV 1
Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras
El modelo de referencia TCP/IP
El modelo de referencia usado en la abuela de todas las redes de computadoras de área
amplia, ARPANET, y en su sucesora, la Internet mundial. Aunque daremos más
adelante una breve historia de ARPANET, es útil mencionar algunos de sus aspectos
ahora. ARPANET fue una red de investigación respaldada por el DoD (Departamento
de Defensa de Estados Unidos). Con el tiempo, conectó cientos de universidades e
instalaciones gubernamentales mediante líneas telefónicas alquiladas. Posteriormente,
cuando se agregaron redes satelitales y de radio, los protocolos existentes tuvieron
problemas para interactuar con ellas, por lo que se necesitaba una nueva arquitectura de
referencia. De este modo, la capacidad para conectar múltiples redes en una manera
sólida fue una de las principales metas de diseño desde sus inicios. Más tarde, esta
arquitectura se llegó a conocer como el modelo de referencia TCP/IP, de acuerdo con
sus dos protocolos primarios.
Ante el temor del DoD de que algunos de sus valiosos hosts, enrutadores y puertas de
enlace de interredes explotaran en un instante, otro objetivo fue que la red pudiera
sobrevivir a la pérdida de hardware de la subred, sin que las conversaciones existentes
se interrumpieran. En otras palabras, el DoD quería que las conexiones se mantuvieran
intactas en tanto las máquinas de origen y destino estuvieran funcionando, aunque
algunas de las máquinas o líneas de transmisión intermedias quedaran fuera de
operación repentinamente. Además, se necesitaba una arquitectura flexible debido a que
se preveían aplicaciones con requerimientos divergentes, desde transferencia de
archivos a transmisión de palabras en tiempo real.
La capa de interred
Todos estos requerimientos condujeron a la elección de una red de conmutación de
paquetes basada en una capa de interred no orientada a la conexión. Esta capa, llamada
capa de interred, es la pieza clave que mantiene unida a la arquitectura. Su trabajo es
permitir que los hosts inyecten paquetes dentro de cualquier red y que éstos viajen a su
destino de manera independiente (podría ser en una red diferente). Tal vez lleguen en un
orden diferente al que fueron enviados, en cuyo caso las capas más altas deberán
ordenarlos, si se desea una entrega ordenada. Observe que aquí el concepto “interred” se
utiliza en un sentido genérico, aun cuando esta capa se presente en Internet.
Aquí la analogía es con el sistema de correo tradicional. Una persona puede depositar
una secuencia de cartas internacionales en un buzón y, con un poco de suerte, la
mayoría de ellas se entregará en la dirección correcta del país de destino. Es probable
que durante el trayecto, las cartas viajen a través de una o más puertas de enlace de
correo internacional, pero esto es transparente para los usuarios. Además, para los
usuarios también es transparente el hecho de que cada país (es decir, cada red) tiene sus
propios timbres postales, tamaños preferidos de sobre y reglas de entrega.
La capa de interred define un paquete de formato y protocolo oficial llamado IP
(Protocolo de Internet). El trabajo de la capa de interred es entregar paquetes IP al
destinatario. Aquí, el enrutamiento de paquetes es claramente el aspecto principal, con
el propósito de evitar la congestión. Por estas razones es razonable decir que la capa de
interred del modelo TCP/IP es similar en funcionalidad a la capa de red del modelo
OSI. La siguiente figura muestra esta correspondencia.
UCLV 2
Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras
La capa de transporte
La capa que está arriba de la capa de interred en el modelo TCP/IP se llama capa de
transporte. Está diseñada para permitir que las entidades iguales en los hosts de origen
y destino puedan llevar a cabo una conversación, tal como lo hace la capa de transporte
OSI. Aquí se han definido dos protocolos de transporte de extremo a extremo. El
primero, TCP (Protocolo de Control de Transmisión), es un protocolo confiable,
orientado a la conexión, que permite que un flujo de bytes que se origina en una
máquina se entregue sin errores en cualquier otra máquina en la interred. Divide el flujo
de bytes entrantes en mensajes discretos y pasa cada uno de ellos a la capa de interred.
En el destino, el proceso TCP receptor reensambla en el flujo de salida los mensajes
recibidos. TCP también maneja el control de flujo para asegurarse de que un emisor
rápido no sature a un receptor lento con más mensajes de los que puede manejar.
El segundo protocolo de esta capa, UDP (Protocolo de Datagrama de Usuario), es un
protocolo no confiable y no orientado a la conexión para aplicaciones que no desean la
secuenciación o el control de flujo de TCP y que desean proporcionar el suyo. También
tiene un amplio uso en consultas únicas de solicitud-respuesta de tipo cliente-servidor
en un solo envío, así como aplicaciones en las que la entrega puntual es más importante
que la precisa, como en la transmisión de voz o vídeo. La relación de IP, TCP y UDP se
muestra en la figura. Puesto que el modelo se desarrolló, se ha implementado IP en
muchas otras redes.
UCLV 3
Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras
La capa de aplicación
El modelo TCP/IP no tiene capas de sesión ni de presentación. No se han necesitado,
por lo que no se incluyen. La experiencia con el modelo OSI ha probado que este punto
de vista es correcto: son de poco uso para la mayoría de las aplicaciones.
Arriba de la capa de transporte está la capa de aplicación. Contiene todos los
protocolos de nivel más alto. Los primeros incluyeron una terminal virtual (TELNET),
transferencia de archivos (FTP) y correo electrónico (SMTP), como se muestra en la
figura 1-22. El protocolo de terminal virtual permite que un usuario en una máquina se
registre en una máquina remota y trabaje ahí. El protocolo de transferencia de archivos
proporciona una manera de mover con eficiencia datos de una máquina a otra. El correo
electrónico era originalmente sólo un tipo de transferencia de archivos, pero más tarde
se desarrolló un protocolo especializado (SMTP) para él. Con el tiempo, se han
agregado muchos otros protocolos: DNS (Sistema de Nombres de Dominio) para la
resolución de nombres de host en sus direcciones de red; NNTP, para transportar los
artículos de noticias de USENET; HTTP, para las páginas de World Wide Web, y
muchos otros.
La capa host a red
Debajo de la capa de interred hay un gran vacío. El modelo de referencia TCP/IP en
realidad no dice mucho acerca de lo que pasa aquí, excepto que puntualiza que el host
se tiene que conectar a la red mediante el mismo protocolo para que le puedan enviar
paquetes IP. Este protocolo no está definido y varía de un host a otro y de una red a otra.